改良MDEA脱碳工艺在以焦炉气为原料“18·30”项目中的应用
武玉婵
（灵石中煤化工有限责任公司，山西 灵石031303）
［摘 要］介绍南化集团研究院开发的改良MDEA（NCMA）脱碳工艺的特点及其在灵石中煤化工以焦炉气为原料的“18·30”项目中的应用情况，阐述脱碳装置运行中出现的问题，并提出优化设计的建议。
［关键词］ 改良MDEA脱碳工艺；焦炉气；“18·30”项目；问题； 优化设计建议
［中图分类号］ TQ 113.26+4 ［文献标志码］ B［文章编号］1004-9932（2015）
灵石中煤化工有限责任公司是中煤焦化控股有限责任公司的全资子公司，公司“18·30”项目于2011年3月破土动工，2013年2月底打通全系统流程并产出合格的尿素产品，项目总投资约10.3亿元。项目利用中煤九鑫焦化公司放散的焦炉气为原料，年产180 kt合成氨、300 kt尿素，由中国五环工程有限公司承担工程设计，变换气脱碳装置选用南化集团研究院提供的工艺软件包。
“18·30”项目生产单元主要包括：焦炉气气柜、焦炉气/净化气往复式压缩、二级加氢干法脱硫、甲烷富氧催化转化、中低温变换、MDEA脱碳、甲烷化精制、氨合成、氨罐区、空分、尿素装置及配套的公辅设施。整个项目的特点是：循环经济、节约、环保、流程短、占地面积小、产品生产成本低。针对单纯利用焦炉气生产合成氨且不补碳的生产工艺，结合焦炉气富氢缺碳的特点，公司在脱碳工艺的选择上进行了多方调研和论证，以下着重介绍脱碳工艺的选择及南化集团研究院改良MDEA脱碳工艺在本项目中的应用情况。
1 脱碳工艺的选择
公司“18·30”项目以焦炉气为原料，且不补碳，项目建设的宗旨是将中煤九鑫焦化公司放散的焦炉气吃干榨尽。由于原料焦炉气富氢缺碳，利用焦炉气生产合成氨、尿素本身就存在H2过剩、CO2不足的问题，变换气中CO2浓度及分压较低，不利于用物理法脱除，在脱碳工艺的选择上势必要求采用成熟合理的脱碳技术，且脱碳工艺需满足高CO2回收率、低蒸汽消耗，以最大限度地弥补CO2不足的问题，以提高尿素产量。
变换气中CO2的脱除方法有很多，大体上有3类方法可供选择，即物理吸收法（冷法）、化学吸收法（热法）、变压吸附法（干法）。物理吸收法适用于CO2分压较高的情况，如传统的碳酸丙烯酯法、低温甲醇洗法、NHD法等。其吸收溶剂不与CO2反应，再生时不需要加热，只需降压解吸即可，总能耗比化学吸收法低，但其净化度较化学吸收法低。
化学吸收法主要适用于气体中CO2分压较低、净化度要求较高的情况，应用较多的有改良热钾碱法、改良MDEA法、空间位阻胺法等。这些方法溶剂的再生均需要加热，热能消耗高。
变压吸附法脱碳为干法脱碳，其吸附剂为分子筛、活性炭及硅胶等。吸附剂一次性装填，使用寿命一般在10 a左右，无需再生，不腐蚀设备，不需要复杂的预处理系统，自动化程度高，运行成本低。其缺点是一次性投资较高，有效气体损失较多。
几种脱碳工艺的消耗指标及技术经济比较见表1。由表1可以看出：改良MDEA法、改良热钾碱法脱碳工艺尽管热能消耗较高，但其气体净化度和CO2回收率高，适合本工程变换气中CO2含量较低、系统操作压力不高的工况，可以弥补焦炉气中CO2不足的缺点；而改良MDEA法与改良热钾碱法相比，具有汽耗、水耗、综合能耗较低，投资较省的优点。